59) Общая характеристика металлов. Общая характеристика валентных состояний металлов а и в групп. Значение и роль металлов в жизнедеятельности живых организмов.

Металлы (от лат. metallum — шахта, рудник) — группа элементов, в виде простых веществ обладающих характерными металлическими свойствами, такими как высокие тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск.

Из 118 химических элементов, открытых на данный момент (из них не все официально признаны), к металлам относят:

1. 6 элементов в группе щелочных металлов,

2. 6 в группе щёлочноземельных металлов,

3. 38 в группе переходных металлов,

4. 11 в группе лёгких металлов,

5. 7 в группе полуметаллов,

6. 14 в группе лантаноиды + лантан,

7. 14 в группе актиноиды (физические свойства изучены не у всех элементов) + актиний,

8. вне определённых групп бериллий и магний.

Таким образом, к металлам, возможно, относится 96 элементов из всех открытых.

В астрофизике термин «металл» может иметь другое значение и обозначать все химические элементы тяжелее гелия

Характерные свойства металлов

1. Металлический блеск (характерен не только для металлов: его имеют и неметаллы иод и углерод в виде графита)

1. Хорошая электропроводность

1. Возможность лёгкой механической обработки

1. Высокая плотность (обычно металлы тяжелее неметаллов)

1. Высокая температура плавления (исключения: ртуть, галлий и щелочные металлы)

1. Большая теплопроводность

1. В реакциях чаще всего являются восстановителями.

Физические свойства металлов

Все металлы (кроме ртути и, условно, франция) при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии, однако обладают различной твёрдостью.

Химические свойства металлов

На внешнем электронном уровне у большинства металлов небольшое количество электронов (1-3), поэтому они в большинстве реакций выступают как восстановители (то есть «отдают» свои электроны)

Реакции металлов с неметаллами

1) С кислородом: 2Mg + O2 → 2MgO

2) С серой: Hg + S → HgS

3) С галогенами: Ni + Cl2 –t°→ NiCl2

4) С азотом: 3Ca + N2 –t°→ Ca3N2

5) С фосфором: 3Ca + 2P –t°→ Ca3P2

6) С водородом (реагируют только щелочные и щелочноземельные металлы): 2Li + H2 → 2LiH

Ca + H2 → CaH2

II. Реакции металлов с кислотами

1) Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений до H восстанавливают кислоты-неокислители до водорода:

Mg + 2HCl → MgCl2 + H2

2Al+ 6HCl → 2AlCl3 + 3H2

6Na + 2H3PO4 → 2Na3PO4 + 3H2­

2) С кислотами-окислителями:

При взаимодействии азотной кислоты любой концентрации и концентрированной серной с металлами водород никогда не выделяется!

n + 2H2SO4(К) → ZnSO4 + SO2 + 2H2O

4Zn + 5H2SO4(К) → 4ZnSO4 + H2S + 4H2O

3Zn + 4H2SO4(К) → 3ZnSO4 + S + 4H2O

2H2SO4(к) + Сu → Сu SO4 + SO2 + 2H2O

10HNO3 + 4Mg → 4Mg(NO3)2 + NH4NO3 + 3H2O

4HNO3(к) + Сu → Сu (NO3)2 + 2NO2 + 2H2O

III. Взаимодействие металлов с водой

1) Активные (щелочные и щелочноземельные металлы) образуют растворимое основание (щелочь) и водород:

2Na + 2H2O → 2NaOH + H2

Ca+ 2H2O → Ca(OH)2 + H2

2) Металлы средней активности окисляются водой при нагревании до оксида:

Zn + H2O –t°→ ZnO + H2­

3) Неактивные (Au, Ag, Pt) — не реагируют.

IV. Вытеснение более активными металлами менее активных металлов из растворов их солей:

Cu + HgCl2 → Hg+ CuCl2

Fe+ CuSO4 → Cu+ FeSO4

У металлов в подгруппах А таблицы Менделеева, валентность = № группы

У металлов побочных подгрупп и неметаллов валентность переменная. Высшая валентность = номеру группы, а низшая = 8 - номер группы.

Металлы играют существенную роль в жизнедеятельности живых организмов. Металлы входят в состав металлопротеинов, включаются в активные центры ферментов и кофакторов, обеспечива­ют важнейшие физиологические функции организмов.